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星系是如何“熄灭”的?

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星系是如何“熄灭”的?

---原星系团环境效应的研究

星系是如何停止恒星形成(熄灭)的?这是现代星系物理的研究中一个悬而未决的重大问题。目前有多种解释,比如星系外部环境导致的熄灭或者星系自身质量导致的熄灭。前者包括星系团或原星系团(protocluster)的高密度环境导致冷气体的快速耗尽或者剥离,后者包括活动星系核(AGN)等强辐射天体的反馈导致冷气体的加热乃至吹散。目前的一些观测证据表明星系的熄灭可能受到上述这些多种不同物理机制的影响。

在临近宇宙中的星系团内,大部分星系是质量很大并且早已熄灭的早型星系。观测证据表明这些星系在宇宙的很早期(几十亿年)就已经停止了恒星形成并且缓慢的演化至今。因此为了理解这些星系是怎么停止恒星形成以及描绘其详尽的演化历史,观测并研究高红移处(z>2)的原星系团就成了现在星系及星系团研究领域中的一个热点话题。

厦门大学的时珂博士后和方陶陶教授团队,联合日本东京大学、英国巴斯大学、美国普渡大学,及清华大学的科研人员,利用多波段的观测数据研究了一个在红移z=3.24处的原星系团。在这个原星系团及其周围的天区中,我们通过测光红移选择了数百个星系,发现其中有大约12%是已经熄灭了的宁静星系。有趣的是,这些宁静星系大部分集中在原星系团的区域内。此外,对星系质量函数的分析表明相比于之外的场星系,这个原星系团中的星系正在加速其质量增长。我们的研究表明这个原星系团的环境的确促使其中的星系加速演化并且已经导致了大量宁静星系的形成。我们的发现提供了早期原星系团环境对星系熄灭影响的又一有力的观测证据。

我们的工作已被ApJ接收,此项工作得到了国家自然科学青年基金、重大项目基金、杰出青年基金、科技部重点研发项目基金以及博士后基金的资助。论文作者:Ke Shi, Jun Toshikawa, Kyoung-Soo Lee, Tao Wang, Zheng Cai and Taotao Fang.

论文链接

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1:左:通过测光红移选择的星系在空间中的分布。不同颜色的点代表通过Voronoi tessellation所计算的星系所处区域的面密度(星系越密集颜色越深)。可以看到蓝色的圆圈中有一个很大的galaxy overdensity ,因此我们定义这个区域为原星系团的区域 (青色的点是有光谱观测确认的几个原星系团的成员星系)。右:宁静星系的空间分布。可以看到这些星系大部分集中在原星系团的区域中,并且圆圈内宁静星系所占原星系团星系数量的比例要高于位于圆圈外宁静星系所占场星系的比例。

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2:星系的质量函数。可以看到在低质量端和高质量端,原星系团中星系的形成速率要明显高于场星系。而原星系团星系在中端质量的下降则很可能是由于样本的质量不完备性以及环境效应导致的星系熄灭:位于星系团内中等质量的宁静星系由于其较暗并没有被观测到。

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